Спосіб фосфорилювання с=х сполук з використанням каталізатора

Реферат: Винахід стосується способів фосфорилювання органічних сполук з утворенням функціоналізованих фосфонатів, які є потенційно біологічно активними речовинами. Спосіб фосфорилювання С=Х сполук, в якому як каталізатор використовують 2-піколіній перхлорат структурної формули: ClO-4 N+ H , що здатний забезпечувати приєднання третинних фосфітів до С=Х зв'язків, де Х - O, S, NCH2Ph, CHNO2 із забезпеченням енергійної реакції між реагентами з утворенням відповідного фосфонату з високим хімічним виходом та високою чистотою. UA 99479 C2 (12) UA 99479 C2 UA 99479 C2 5 10 15 20 Запропонований винахід належить до галузі органічного синтезу, а саме одержання універсального каталізатора для приєднання третинних фосфітів до сполук, що мають кратні С=Х зв'язки, що приводить до утворення функціоналізованих фосфонатів. Відомі каталізатори для приєднання третинних фосфітів до сполук, що мають С=Х зв'язки, які є основами або кислотами Льюїса. Наприклад такі кислоти Льюїса, як LiClO 4 [1, 2], TaCl5-SiCO2 [3], ІnСl3,[4], CF3CO2H [5], Mg(ClO4)2 [6], ТiСl4 [7], PhMe3NCl [8], In(OTf)3 [9], BF3 [10], SnCl4 [11], AlCl3 [12] або основи [13-15]. Найбільш близьким до винаходу за сукупністю ознак є ефірат трифтористого бору, який ініціює реакцію триалкілфосфітів з альдегідами [10]. Недоліком цього каталізатору є недостатня активність, щоб ініціювати реакції кетонів і кетонімінів з триалкілфосфітами і досить низькі виходи продуктів реакції. Крім того, ефірат трифтористого бору як і інші кислоти Льюїса дає міцні комплекси з продуктами реакції, які важко зруйнувати, не забезпечує високої чистоти продуктів та високих виходів продуктів реакції. В основу винаходу поставлено задачу створення високоефективного і універсального каталізатора приєднання третинних фосфітів до кратних С=Х зв'язків, який забезпечив би можливість одержання функціоналізованих фосфонатів будь-якої будови з високими виходами і високою хімічною чистотою. Поставлена задача вирішується тим, що реакцію третинних фосфітів з сполуками, що мають кратні С=Х зв'язки, ініціюють каталізатором, яким є 2-піколіній перхлорат. Заявлений каталізатор одержують змішуванням 2-піколіну з хлорною кислотою у водному розчині при 0 °C та має таку структурну формулу: ClO-4 N+ H 25 30 35 40 45 50 55 . Неочікуваним виявилося, що 2-піколіній перхлорат проявляє каталітичні властивості і працює як каталізатор для приєднання третинних фосфітів до сполук, що мають кратні С=Х зв'язки. Введення в реакційне середовище 2-піколіній перхлорату як каталізатора приєднання третинних фосфітів до кратних С=Х зв'язків забезпечує енергійну реакцію між реагентами, яка завершується утворенням відповідного фосфонату з дуже високим хімічним виходом і високою чистотою. Суть запропонованого винаходу пояснюємо конкретними прикладами. Приклад 1. Синтез 2-піколіній перхлорату. До 0,1 моля піколіну в 100 мол води при охолодженні до 0 °C додають 0,011 моля 40 %-ного розчину хлорної кислоти. Потім воду на половину упарюють і охолоджують до 0 °C. Відфільтровують кристалічний 2-піколіній перхлорат, що виділився з розчину. 2-піколіній перхлорат має такі властивості: Безкольорова кристалічна речовина, що не має запаху, Т. топл. 41-43 °C, яка добре розчинна у воді та спирті, помірно розчинна в хлороформі і хлористому метилені, нерозчинна у гексані, діетиловому етері і етилацетаті. Приклад 2. Синтез діетил (2Е)-гідрокси-3-диметил-2,6-октадієнілфосфонату. До 0,01 моля триетилфосфіту і 0,01 моля альдегіду в 3 молях хлористого метилену при 0 °C додають 0,011 моля 2-піколіній перхлорату і залишають при 20 °C на 1 час. Потім відфільтровують реакційну суміш, залишок упарюють у вакуумі водоструминного насоса і витримують у вакуумі 0,01 мм рт. 1 ст. при 80 °C протягом 0,5 ч. Вихід 80 %, т. кип. 135 °C (0,08 мм рт. ст.). Спектр ЯМР Н (CDCl3),  , м.ч. (J, Гц): 1,28 т (JHH 7, СН3); 1,29 т (JHH 7, СН3); 1,61 с (3Н, СН3); 1,69 с (3Н, СН3); 2,1 ш (4Н, СН2); 4,12 м (4Н, ОСН2) 4,52 дд (1H, JHH 9, JHP 9); 5,12 ш (1Н, СН=С); 5,36 ш (1Н, СН=С). Спектр 31 ЯМР Р (CDC13),  , м. ч.:  p 24,19. Знайдено Р, %: 10,69. С14Н27О4Р. Обчислено Р, %: 10,67. Приклад 3. Синтез діетил 4-гідрокси(тетрагідро-2, диметил-2-піран-4-ил)фосфонат. До 0,01 моля триетилфосфіту і 0,01 моля альдегіду в 3 мол. хлористого метилену при 0 °C додають 0,011 моля 2-піколіній перхлорату і залишають при т. кімн. на 1 год. Потім відфільтровують реакційну суміш, залишок упарюють у вакуумі водоструминного насоса й витримують у вакуумі 0,01 мм рт. ст. при 80 °C протягом 1 ч. Продукт очищають перегонкою у вакуумі. Вихід 80 %, т 1 кип. 130-135 °C (0,08 мм рт. ст.), т. топл. 72-75 °C. Спектр ЯМР Н (CDC13),  , м.ч. (J, Гц): 1,19 с [3Н, (СН3)2С]; 1,43 с [3Н, (СН3)2С]; 1,64-19 м (4Н, СН2); 3,65 м (2Н СН2О); 3,95 ш (1Н, ОН); 3,65 м 13 (1H, СН2); 4,05 м (1Н, СН2); 4,15 д.д (4Н, J 7, J 8, СН3СН2О). Спектр ЯМР С (CDCl3),  , м.ч. (J, Гц): 16,45 с (СН3СН2); 24,29 с (СН2); 31,09 с (СН3); 32,61 с (СН3); 39,87 с (СН2); 56,1 д (J 12,5, РССН2); 62,8 д (J 8,5, ОСН2); 63,0 д (J 7,5, СН2); 70 д (J 183,5, PC); 70,57 с (СМе2). Спектр 31 ЯМР Р (CDC13),  , м. ч.:  p 23,6. Знайдено, %: Р 11,63. С11Н23О5Р. Обчисленого: Р 11,63. 1 UA 99479 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Приклад 4. Синтез 1,1-біс(діетилфосфоно) (2E)-гідрокси-3, диметил-2,6-октадієн. Суміш кетофосфонату (0,01 моля), триалкілфосфіту (0,01 моля) і 2-піколіній перхлорату (0,01 моля) в 3 мл хлористого метилену перемішують протягом 6 годин. Потім розчинник упарюють, залишок розчиняють в 5 мол. ефіру (або ТГФ), відфільтровують, упарюють і залишок очищають 1 хроматографією на колонці з силікагелем. Вихід 65 %, масло. Спектр ЯМР Н (CDC13),  , м.ч. (J, Гц): 1,27 т (6Н, J 7, СН3); 1,28 т (6Н, J 7, СН3); 1,6 с (3Н, СН3); 1,63 с (3Н, СН3); 1,8 д (3Н, JHH 8, СН3); 2,0 м (4Н, СН2); 4,21 м (8Н, ОСН2); 4,8 м (1Н, СН=); 5,1 т (1Н, J HH 7, СН=). Спектр ЯМР 31 Р (CDC13),  , м. ч.:  p 23,3. Знайдено, %: С 50,45; Н 8,41; Р 14,50. С18Н36O7Р2. Обчислено, %: С 50,70; Н 8,51; Р 14,53. Приклад 5. Синтез діетил феніл [(бензил)аміно] метилфосфонату. До охолодженого до 0 °C розчину 0,01 моля триалкілфосфіту і 0,01 моля основи Шифа в 3 мол. хлористого метилену додають 0,01 моля 2-піколіній перхлорату при перемішуванні. Перемішують при 0 °C 30 хвилин, потім підвищують температуру до кімнатної і залишають при перемішуванні на 12 ч. Відфільтровують, упарюють розчинник, залишок розчиняють в гексані, відфільтровують, знову 31 упарюють, переганяють у вакуумі. Вихід 70 %. Т. кип. 150 °C (0,08 мм рт. ст.). Спектр ЯМР Р (CDC13),  , м. ч.  p : 24. Приклад 6. Синтез диметил феніл [1-метил[(бензил)аміно]метилфосфонату. До охолодженого до 0 °C розчину 0,01 моля триалкілфосфіту і 0,01 моля основи Шифа в 3 мл хлористого метилену додають 0,01 моля 2-піколіній перхлорату при перемішуванні. Перемішують при 0 °C 30 хвилин, потім підвищують температуру до кімнатної і залишають при перемішуванні на 12 ч. Відфільтровують, упарюють розчинник, залишають розчинили в гексані, 1 відфільтрувують, упарюють, Вихід 70 %. т. топл. 60 °C. Спектр ЯМР Н (CDCl3),  , м.ч. (J, Гц): 1,4 д (3Н, J7, СН3), 3,51 м (1Н, NH), 3,79 д (3Н, J 11,8, СН 3), 3,83 д (3Н, J 10.1, СН3), 5,2 д (1H, J 13 24, РСН), 6,8-7,28 (5Н, м, С6Н5), 7,3 д (2Н, J 8,5), 7,5 д (J 8,5, 2Н, С6Н5). Спектр ЯМР С (CDCl3), d, м. ч. (J, Гц): 16 д (СН3); 56,1 д (2JPC 7,0, ОСН3), 56,2 д, (2JPC 6,8, ОСН3), 57,2 д (Upc 3 150, СН), 114,3 с (СН), 120,0 с (СН), 128,2 д (3J PC 5,8, СН), 128,4 д ( JPC 3,1, СН), 130,1 с (СН), 2 31 131,2 с, 140,0 с, 146,6 д ( JPC 14,5). Спектр ЯМР Р (CDC13),  , м. ч.:  p : 24. Приклад 7. Синтез діетил (1-феніл) етилфосфонату. До охолодженого до 0 °C розчину 0,01 моля триетилфосфіту і 0.01 моля нітростиролу в 3 мол хлористого метилену додають 0,01 моля 2-піколіній перхлорату при перемішуванні. Перемішують при 0 °C 30 хвилин, потім підвищують температуру до кімнатної й залишають при перемішуванні на 6 ч. Відфільтровують деяку кількість осаду, упарюють розчинник, залишок перекристалізовують з ацетонітрилу. Вихід 70 %. Т. топл. 65 °C (гексан). Знайдено: Р 10.78 %: C12Hi8NO5P. Обчислено: Р 10.78 %. Приклад 8. Синтез діетил (пропіламіно) карбонілфосфонату. Змішують 0,01 моля триетилфосфіту, 0,01 моля пропілізоціанату і 0.01 моля 2-піколіній перхлорату. Через 2 години реакційну суміш розбавляють ефіром і відфільтровують. Упарюють розчинник, залишок 1 переганяють у вакуумі. Вихід 90 %, т. кип. 100-110 °C (0,08 мм рт. ст.). Спектр ЯМР Н (CDC13),  , м. ч. (J, Гц): 0,87 т (3Н, J 7,5, СН 3); 1,3 т (6Н, J 7, СН3СН2О); 1,51 м (2Н, СН3СН2СН2); 3,2 к 13 (4Н, J 7, NCH2);4,15 м (4Н, СН2О): 7,34 ш (1H, NH). Спектр ЯМР С (CDCl3),  , м. ч. (J, Гц): 11,2 д (J 8 ССС); 16,15 д (J 15, СН3СО); 22,6 с (CCCN); 40,98 с (CN), 64,15 д (J 8, °C); 165 д (JPC 221, 31 PC). Спектр ЯМР Р (CDC13),  , м. ч.:  p : 0,71. Знайдено, % N 6,28; Р 13,88. C8H18NO4P. Обчислено, % N 6,28; Р 13,88. Приклад 9. Діетил (аліламіно)тіокарбонілфосфонат. Змішують 0,01 моля триетилфосфіту, 0,01 моля пропілізоціанату і 0,01 моля 2-піколіній перхлорату. Через 2 години реакційну суміш розбавляють ефіром і фільтрують. Упарюють розчинник, залишок переганяють у вакуумі. Вихід 1 80 %, т. кип. 120 °C (0,08 мм рт. ст.). Жовтувата рідина. Спектр ЯМР Н (CDCl3),  , м. ч. (J, Гц): 1,36 т (6Н, СН3СН2); 4,08-4,3 м (6Н, OCH2+NCH2); 5,27 дд (1H, J 6, J 1, С=СН2); 5,31 дд (1H, J 13 12,5, J 1, С=СН2); 5,91 ддт (1H, J 17, J 10,2, J 6, СН2СН=С); 9,27 ш (1Н, NH). Спектр ЯМР С (CDCl3),  , м. ч. (J, Гц): 16,24 д (J 10, ССО); 42,4 д (J 9, CN); 63 д (J 6, РОС); 119 с (С=СН); 130,7 31 с (СН2=С); 193 д (J 155, PC). Спектр ЯМР Р (CDC13),  , м. ч.:  p -1,7. Знайдено, %: N 5,88; Р 13,37. C8Hi6NO3PS. Обчислено, %: N 5,90; Р 13,05. Приведені приклади 1-9 свідчать, що запропонований каталізатор дає можливість одержувати фосфонати будь-якої будови з високими виходами продуктів у відсутності розчинника при кімнатній температурі, зменшити затрати реагентів на проведення процесу і спрощує процес, оскільки каталізатор піколіній перхлорат проявляє високу каталітичну активність в реакціях фосфорилювання С=Х сполук, де Х - O, S, NCH2Ph, CHNO2. 2 UA 99479 C2 5 10 15 20 Одержані фосфонати є потенційно біологічно активними речовинами, багато представників яких використовуються як антибіотики, гербіциди, антибактеріальні препарати, біорегулятори, гербіциди, фунгіциди та ін. Джерела інформації: 1. Heydari, A.; Karimian, A.; Ipaktschi, J. Tetrahedron Lett. 1998, Vol.39, P.6729. 2. Azizi, N.; Saidi, M. R. Eur. J. Org. Chem. 2003, P.4630. 3. Chandrasekhar, S.; Prakash, S. J.; Jagadeshwar, V.; Narsihmulu, Ch.Tetrahedron Lett. 2001, Vol.42, P.5561. 4. Ranu, B. C; Hajra, A.; Jana, U. Org. Lett. 1999, Vol.1, P.I 141. 5. Akiyama, Т.; Sanada, M.; Fuchibe, K. Synlett 2003, P. 1463. 6. Bhagat, S.; Chakraborty, A. K. J. Org. Chem. 2007, Vol.72, P.1263. 7. Reddy, Y. Т.; Reddy, P. N.; Kumar, B. S.; Rajput, P.; Sreenivasulu, N.; Rajitha, B. Phosphorous, Sulphur, Silicon Relat. Elem. 2007, Vol.182, P. 161. 8. Heydari, A.; Arefi, A. Catal. Commun. 2007, Vol.8, P.1023. 9. Gosh, R.; Maiti, S.; Chakraborty, A.; Maiti, D. K. J. Мої. Catal. A:Chem. 2004, Vol.210, P.53. 10. Schlemminger, I.; Willecke, A.; Maison, W.; Koch, R.; Lutzen, A.;Martens, J. J. Chem. Soc, Perkin Trans. 1, 2001, P.2804. 11. Laschat, S.; Kunz, H. Synthesis 1992, P.90. 12. Manjula, A.; Rao, V.; Neelakanthan, P. Synth. Commun. 2003, Vol.33, P.2963. 13. Yager, K. M.; Taylor, С M.; Smith, A. B. J. Am. Chem. Soc. 1994, Vol.116, P.9377. 14. Simoni, D.; Invidiata, F. P.; Manferdini, M.; Lampronti, I.; Rondanin, R.; Roberti, M.; Pollini, G. P. Tetrahedron Lett. 1998, Vol.39, P. 7615. 15. Klepacz, A.; Zwierzak, A. Tetrahedron Lett. 2002, Vol.43, P.1079. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 Спосіб фосфорилювання С=Х сполук, в якому як каталізатор використовують 2-піколіній перхлорат структурної формули: ClO-4 N+ H 30 , що здатний забезпечувати приєднання третинних фосфітів до С=Х зв'язків, де Х - O, S, NCH2Ph, CHNO2 із забезпеченням енергійної реакції між реагентами з утворенням відповідного фосфонату. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3